ES2659044T3

ES2659044T3 - Electric power converter device

Info

Publication number: ES2659044T3
Application number: ES04819326.2T
Authority: ES
Inventors: Nobuhiro Nakamura; Masafumi Hashimoto
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: AU2004310594A1; EP1693949B1; CN1883108A; US7468897B2; KR100767160B1; CN1883108B; JP4543718B2; EP1693949A4; EP1693949A1; AU2004310594B2; KR20060086431A; JP2005185082A; US20070133237A1; WO2005053144A1

Abstract

Convertidor de potencia para reducir y convertir una tensión de CA de un suministro de potencia (S) de CA en una tensión de CC, comprendiendo dicho convertidor de potencia: unas primera y segunda conexiones de entrada (T1, T2) para introducir la salida de dicho suministro de potencia (S) de CA; un primer condensador (C1) y un segundo condensador (C2) interpuestos en serie en una primera línea de conexión eléctrica (L1) entre dicha primera conexión de entrada (T1) y dicha segunda conexión de entrada(T2), en el orden primer condensador, segundo condensador, desde dicha primera conexión de entrada; un primer diodo (D1) interpuesto entre el primer condensador (C1) y dicho segundo condensador (C2) en dicha primera línea de conexión eléctrica (L1) de modo que su sentido hacia delante es hacia dicha segunda conexión de (T2); un segundo diodo (D2) interpuesto en una segunda línea de conexión eléctrica (L2) de modo que su sentido inverso es hacia dicha segunda conexión de entrada (T2), conectando dicha segunda línea de conexión eléctrica (L2) un punto entre dicho primer condensador (C1) y dicho primer diodo (D1) en dicha primera línea de conexión eléctrica (L1) y dicha segunda conexión de entrada (T2); una primera conexión de salida (T3) para la salida de dicha tensión de CC, que está conectada entre dicho primer diodo (D1) y dicho segundo condensador (C2) en dicha primera línea de conexión eléctrica(L1); y una segunda conexión de salida (T4) para la salida de dicha tensión de CC, que está conectada a dicha segunda conexión de entrada (T2) caracterizado por que un tercer condensador (C3), un extremo del cual está conectado entre dicho primer condensador (C1) y dicho primer diodo (D1) en dicha primera línea de conexión eléctrica(L1), y el otro extremo del cual está conectado a dicha segunda conexión de entrada(T2).Power converter for reducing and converting an AC voltage of an AC power supply (S) into a DC voltage, said power converter comprising: first and second input connections (T1, T2) to introduce the output of said AC power supply (S); a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2) interposed in series on a first electrical connection line (L1) between said first input connection (T1) and said second input connection (T2), in the order first capacitor , second capacitor, from said first input connection; a first diode (D1) interposed between the first capacitor (C1) and said second capacitor (C2) in said first electrical connection line (L1) so that its forward direction is towards said second connection of (T2); a second diode (D2) interposed on a second electrical connection line (L2) so that its reverse direction is towards said second input connection (T2), said second electrical connection line (L2) connecting a point between said first capacitor (C1) and said first diode (D1) on said first electrical connection line (L1) and said second input connection (T2); a first output connection (T3) for the output of said DC voltage, which is connected between said first diode (D1) and said second capacitor (C2) on said first electrical connection line (L1); and a second output connection (T4) for the output of said DC voltage, which is connected to said second input connection (T2) characterized in that a third capacitor (C3), one end of which is connected between said first capacitor (C1) and said first diode (D1) on said first electrical connection line (L1), and the other end of which is connected to said second input connection (T2).

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Aparato de convertidor de potencia eléctrica Campo técnicoElectric power converter device Technical field

La presente invención se refiere a un convertidor de potencia para reducir y convertir tensión de CA en tensión de CC.The present invention relates to a power converter for reducing and converting AC voltage to DC voltage.

Antecedentes de la técnicaPrior art

Por ejemplo, en el caso de acondicionadores de aire y similares, mientras que la tensión de suministro de potencia de la unidad de exterior es tensión de CA trifásica de 200 V, el suministro de potencia de un sistema de comunicación en la unidad de interior y similares puede requerir tensión de CC de 60V. En este caso, la tensión de CA trifásica de 200V necesita convertirse en tensión de CC de 60V para suministrar al sistema de comunicación.For example, in the case of air conditioners and the like, while the power supply voltage of the outdoor unit is three-phase AC voltage of 200 V, the power supply of a communication system in the indoor unit and Similar may require 60V DC voltage. In this case, the three-phase AC voltage of 200V needs to be converted into a DC voltage of 60V to supply the communication system.

La figura 24 es un diagrama de circuito de un convertidor de potencia convencional. En este convertidor de potencia, la tensión de CA suministrada desde un suministro de potencia S de CA a través de las primera y segunda conexiones de entrada T1 y T2 se reduce y se rectifica media onda a tensión de CC, y luego se suministra a cargas (no mostradas) a través de las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4.Figure 24 is a circuit diagram of a conventional power converter. In this power converter, the AC voltage supplied from an AC power supply S through the first and second input connections T1 and T2 is reduced and rectified half wave to DC voltage, and then supplied to loads (not shown) through the first and second output connections T3 and T4.

Entre las primera y segunda conexiones de entrada T1 y T2, una unidad de resistencia RU de reducción que incluye una pluralidad de resistencias, un diodo D11 y un condensador C11 están interpuestos en serie en el orden descrito desde el primer lado de conexión de entrada T1. El sentido hacia delante del diodo D11 es desde el primer lado de conexión de entrada T1 hacia la segunda conexión de entrada T2. Además, una pluralidad de diodos Zener ZD11 a conectados en serie ZD13 están conectados en paralelo al condensador C11. El sentido hacia delante de estos diodos Zener ZD11 a ZD13 es desde el segundo lado de conexión de entrada T2 hacia la primera conexión de entrada T1. Además, una resistencia R11 para descarga del condensador C11 está conectada en paralelo al condensador 11.Between the first and second input connections T1 and T2, a reduction resistor unit RU that includes a plurality of resistors, a diode D11 and a capacitor C11 are interposed in series in the order described from the first input connection side T1 . The forward direction of diode D11 is from the first input connection side T1 to the second input connection T2. In addition, a plurality of Zener diodes ZD11 to connected in series ZD13 are connected in parallel to the capacitor C11. The forward direction of these Zener diodes ZD11 to ZD13 is from the second input connection side T2 to the first input connection T1. In addition, a resistor R11 for discharge of capacitor C11 is connected in parallel to capacitor 11.

La primera conexión de salida T3 está conectada a una conexión en el lado aguas abajo en el sentido hacia delante del diodo D11, y la segunda conexión de salida T4 está conectada a la segunda conexión de entrada T2.The first output connection T3 is connected to a connection on the downstream side in the forward direction of the diode D11, and the second output connection T4 is connected to the second input connection T2.

Más específicamente, por ejemplo, una tensión de CA de 200 V (valor de pico) se aplica desde el suministro de potencia S de CA hasta la primera conexión de entrada T1 con referencia al potencial de la segunda conexión de entrada T2. Entonces, esta tensión se convierte en una tensión de CC de 60 V. En correspondencia a esto, la unidad de resistencia RU empleada tiene un valor de resistencia necesario para reducir la tensión de CA de 200 V a la tensión de CC de 60 V. El condensador C11 tiene una capacitancia de 470 |iF y los diodos Zener ZD11 a ZD13 tienen cada uno una tensión de Zener de 20 V.More specifically, for example, an AC voltage of 200 V (peak value) is applied from the AC power supply S to the first input connection T1 with reference to the potential of the second input connection T2. Then, this voltage is converted into a DC voltage of 60 V. Correspondingly, the resistance unit RU used has a resistance value necessary to reduce the AC voltage of 200 V to the DC voltage of 60 V. Capacitor C11 has a capacitance of 470 | iF and Zener diodes ZD11 to ZD13 each have a Zener voltage of 20 V.

Entonces, la tensión de CA suministrada desde el suministro de potencia S de CA se reduce mediante la unidad de resistencia RU, se rectifica media onda mediante el diodo D11, se estabiliza mediante el condensador C11 y los diodos Zener ZD11 a ZD13 y sale como una tensión de CC de 60V a las cargas.Then, the AC voltage supplied from the AC power supply S is reduced by the RU resistance unit, half wave is rectified by the diode D11, stabilized by the capacitor C11 and the Zener diodes ZD11 to ZD13 and comes out as a DC voltage of 60V to the loads.

En este caso, las figuras 25 y 26 son gráficos de forma de onda que ilustran respectivamente cambios de corriente y de potencial de cada componente en el circuito de la figura 24. Una forma de onda WD11 en la figura 25 muestra el cambio de potencial de la primera conexión de entrada T1 con referencia al potencial de la segunda conexión de entrada T2; una forma de onda WD12 en la misma figura muestra el cambio de tensión en la unidad de resistencia RU; y una forma de onda WD13 en la misma figura muestra el cambio de potencial de la segunda conexión de salida T3 con referencia al potencial de la segunda conexión de entrada T2. Durante la parte positiva de la forma de onda WD12, se producen pérdidas de julios en la unidad de resistencia RU.In this case, Figures 25 and 26 are waveform graphs illustrating respectively current and potential changes of each component in the circuit of Figure 24. A waveform WD11 in Figure 25 shows the change in potential of the first input connection T1 with reference to the potential of the second input connection T2; a waveform WD12 in the same figure shows the voltage change in the resistance unit RU; and a waveform WD13 in the same figure shows the potential change of the second output connection T3 with reference to the potential of the second input connection T2. During the positive part of the WD12 waveform, joule losses occur in the RU resistance unit.

Una forma de onda WD14 en la figura 26 muestra el cambio de corriente que fluye desde el suministro de potencia S de CA hasta la primera conexión de entrada T1 cuando el sentido de corriente que fluye desde la primera conexión de entrada T1 hacia el suministro de potencia S de CA es el sentido positivo.A waveform WD14 in Figure 26 shows the change in current flowing from the AC power supply S to the first input connection T1 when the direction of current flowing from the first input connection T1 to the power supply S of CA is the positive sense.

Una forma de onda WD15 en la misma figura muestra el cambio de corriente suministrada al condensador C11 cuando el sentido de corriente que fluye a través del primer diodo D11 hacia el condensador C11 es el sentido positivo. Una forma de onda WD16 en la misma figura muestra el cambio de corriente que fluye hasta los diodos Zener ZD11 a ZD13 cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido hacia delante de los diodos Zener ZD11 a ZD13 es el sentido positivo.A waveform WD15 in the same figure shows the change in current supplied to capacitor C11 when the direction of current flowing through the first diode D11 towards capacitor C11 is the positive direction. A waveform WD16 in the same figure shows the change in current flowing to the Zener diodes ZD11 to ZD13 when the direction of current flowing in the forward direction of the Zener diodes ZD11 to ZD13 is the positive direction.

Una de las técnicas de la técnica anterior para estabilizar la tensión en bornes de un condensador de suavización es la que se describe en el documento de patente 1 para su uso en un circuito de rectificación de onda completa. En otra técnica anterior, la técnica que se describe en el documento de patente D2 se refiere a un convertidor de potencia para reducir y convertir corriente alterna en corriente continua que tiene conexiones de entrada, unOne of the prior art techniques for stabilizing the terminal voltage of a smoothing capacitor is that described in patent document 1 for use in a full wave rectification circuit. In another prior art, the technique described in patent document D2 refers to a power converter for reducing and converting alternating current into direct current having input connections, a

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condensador, dos diodos y conexiones de salida. Otra técnica más de la técnica anterior descrita en el documento de patente D3 se refiere a un conjunto de circuitos que reducen la potencia efectiva para un suministro de potencia de corriente continua estabilizado por medio de un condensador. En este caso, se mide una corriente a tierra y, cuando sobrepasa un umbral, el condensador se cortocircuita a masa.capacitor, two diodes and output connections. Another technique of the prior art described in patent document D3 refers to a set of circuits that reduce the effective power for a stabilized direct current power supply by means of a capacitor. In this case, a ground current is measured and, when it exceeds a threshold, the capacitor is short-circuited to ground.

Documento de patente 1; solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n. ° 6-284729 Documento de patente 2: CN 2 045 557 U Documento de patente 3: DE 100 02 650A1 Divulgación de la invenciónPatent Document 1; Japanese patent application open for public consultation n. 6-284729 Patent document 2: CN 2 045 557 U Patent document 3: DE 100 02 650A1 Disclosure of the invention

Dado que el convertidor de potencia convencional mostrado en la figura 24 usa la unidad de resistencia RU para reducir la tensión, se producen grandes pérdidas de julios en la unidad de resistencia RU y, por tanto, la eficiencia es baja. Además, el uso de una unidad de resistencia Ru de alta capacidad, que es costosa y grande en tamaño, tiene problemas en términos de eficiencia, coste, tamaño de dispositivo y similares.Since the conventional power converter shown in Figure 24 uses the resistance unit RU to reduce the voltage, large losses of joules occur in the resistance unit RU and, therefore, the efficiency is low. In addition, the use of a high capacity Ru resistor unit, which is expensive and large in size, has problems in terms of efficiency, cost, device size and the like.

Por tanto, el problema a resolver mediante la presente invención es proporcionar un convertidor de potencia que logre alta eficiencia, bajo coste, reducción de tamaño y similares.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a power converter that achieves high efficiency, low cost, size reduction and the like.

La presente invención, por tanto, proporciona un convertidor de potencia según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas.The present invention, therefore, provides a power converter according to claim 1. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.

Según la invención, la tensión de CA suministrada a través de las primera y segunda conexiones de entrada se divide (se reduce) mediante los primer y segundo condensadores, se rectifica a la tensión de CC mediante el primer diodo, se suaviza mediante el segundo condensador y se suministra al lado de carga a través de las primera y segunda conexiones de salida.According to the invention, the AC voltage supplied through the first and second input connections is divided (reduced) by the first and second capacitors, rectified to the DC voltage by the first diode, softened by the second capacitor and is supplied to the load side through the first and second output connections.

De este modo, la caída de tensión no está provocada por una resistencia sino por el condensador. Esto es altamente eficiente puesto que no se produce ninguna pérdida de julios durante la caída de tensión y, por tanto, no existe la necesidad de considerar una contramedida contra el calor para componentes periféricos. Además, no existe la necesidad de usar una resistencia de reducción costosa y de alta capacidad como en técnicas no convencionales, que da como resultado una reducción de coste.In this way, the voltage drop is not caused by a resistor but by the capacitor. This is highly efficient since there is no loss of joules during the voltage drop and, therefore, there is no need to consider a countermeasure against heat for peripheral components. In addition, there is no need to use an expensive and high capacity reduction resistor as in unconventional techniques, which results in a cost reduction.

Además, la no necesidad de usar una resistencia de reducción, que con frecuencia es de gran tamaño, permite una reducción en la zona de montaje de componentes y en el tamaño de una configuración de dispositivo tal como una placa de circuito impreso, que es ventajosa en términos de estructura y coste.In addition, the no need to use a reduction resistor, which is often large, allows a reduction in the component mounting area and in the size of a device configuration such as a printed circuit board, which is advantageous in terms of structure and cost.

Según la invención, el diodo Zener permite la salida de una tensión de CC estable.According to the invention, the Zener diode allows the output of a stable DC voltage.

Según la invención, una resistencia tal como un termistor permite un control efectivo de corriente de irrupción que fluye en las primera y segunda líneas de conexión eléctricas.According to the invention, a resistor such as a thermistor allows an effective control of inrush current flowing in the first and second electrical connection lines.

Según la invención, es posible controlar la sobrecorriente en la primera línea de conexión eléctrica, que está provocada por fluctuaciones de la tensión de CA. Especialmente, en el caso en el que se adopte el diodo Zener, la carga térmica del diodo Zener puede reducirse.According to the invention, it is possible to control the overcurrent in the first electrical connection line, which is caused by fluctuations in the AC voltage. Especially, in the case where the Zener diode is adopted, the thermal load of the Zener diode can be reduced.

Según la invención, la constante de tiempo de un circuito en serie de RC formado por el primer condensador y por la resistencia permite un control efectivo de la influencia de fluctuaciones de la tensión de CA.According to the invention, the time constant of a series circuit of RC formed by the first capacitor and by the resistance allows an effective control of the influence of fluctuations of the AC voltage.

Según la invención, no es necesario aumentar el ratio de la resistencia aunque la frecuencia de fluctuaciones de la tensión de CA sea alta.According to the invention, it is not necessary to increase the resistance ratio even if the frequency of AC voltage fluctuations is high.

Según la invención, el flujo de corriente innecesaria al diodo Zener puede sobrepasarse aunque la amplitud de fluctuación de la tensión de CA sea aproximadamente dos veces la tensión de CC que se saque.According to the invention, the unnecessary current flow to the Zener diode can be exceeded even if the amplitude of fluctuation of the AC voltage is approximately twice the DC voltage that is drawn.

Según la invención, la tensión de CA de entrada puede dividirse de manera efectiva y rectificarse a la tensión de CC mediante los primer y segundo condensadores.According to the invention, the input AC voltage can be effectively divided and rectified to the DC voltage by the first and second capacitors.

Estos y otros objetivos, características, aspectos y ventajas de la presente invención pasarán a ser más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de la presente invención cuando se tome conjuntamente con los dibujos adjuntos.These and other objectives, characteristics, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

Breve Descripción de DibujosBrief Description of Drawings

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[Figura 1] Un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según un primer modo preferido de la presente invención;[Figure 1] A circuit diagram of a power converter according to a first preferred mode of the present invention;

[Figura 2] Un gráfico de forma de onda que ilustra el cambio de potencial de cada componente en el circuito de la figura 1;[Figure 2] A waveform graph illustrating the potential change of each component in the circuit of Figure 1;

[Figura 3] Un gráfico de forma de onda que ilustra el cambio de corriente que fluye hasta una primera conexión de entrada en el circuito de la figura 1;[Figure 3] A waveform graph illustrating the change in current flowing to a first input connection in the circuit of Figure 1;

[Figura 4] Un gráfico de forma de onda que ilustra el cambio de corriente en cada componente en el circuito de la figura 1;[Figure 4] A waveform graph illustrating the current change in each component in the circuit of Figure 1;

[Figura 5] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el primer modo preferido;[Figure 5] A graph showing the characteristics of the power converter according to the first preferred mode;

[Figura 6] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el primer modo preferido;[Figure 6] A graph showing the characteristics of the power converter according to the first preferred mode;

[Figura 7] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el primer modo preferido;[Figure 7] A graph showing the characteristics of the power converter according to the first preferred mode;

[Figura 8] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el primer modo preferido;[Figure 8] A graph showing the characteristics of the power converter according to the first preferred mode;

[Figura 9] Un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según un segundo modo preferido de la presente invención;[Figure 9] A circuit diagram of a power converter according to a second preferred mode of the present invention;

[Figura 10] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 10] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 11] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 11] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 12] Una gráfica que muestra la comparación de las características del convertidor de potencia entre el primer modo preferido y el segundo modo preferido;[Figure 12] A graph showing the comparison of the characteristics of the power converter between the first preferred mode and the second preferred mode;

[Figura 13] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 13] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 14] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 14] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 15] Una gráfica que muestra la comparación de las características del convertidor de potencia entre el primer modo preferido y el segundo modo preferido;[Figure 15] A graph showing the comparison of the characteristics of the power converter between the first preferred mode and the second preferred mode;

[Figura 16] Un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según un tercer modo preferido de la presente invención;[Figure 16] A circuit diagram of a power converter according to a third preferred mode of the present invention;

[Figura 17] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el tercer modo preferido;[Figure 17] A graph showing the characteristics of the power converter according to the third preferred mode;

[Figura 18] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el tercer modo preferido;[Figure 18] A graph showing the characteristics of the power converter according to the third preferred mode;

[Figura 19] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el tercer modo preferido;[Figure 19] A graph showing the characteristics of the power converter according to the third preferred mode;

[Figura 20] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el tercer modo preferido;[Figure 20] A graph showing the characteristics of the power converter according to the third preferred mode;

[Figura 21] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 21] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 22] Una gráfica que muestra las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido;[Figure 22] A graph showing the characteristics of the power converter according to the second preferred mode;

[Figura 23] Una gráfica que muestra la comparación de las características del convertidor de potencia entre el segundo modo preferido y el tercer modo preferido;[Figure 23] A graph showing the comparison of the characteristics of the power converter between the second preferred mode and the third preferred mode;

[Figura 24] Un diagrama de circuito de un convertidor de potencia convencional;[Figure 24] A circuit diagram of a conventional power converter;

[Figura 25] Un gráfico de forma de onda que ilustra el cambio de potencial de cada componente en el circuito de la figura 24; y[Figure 25] A waveform graph illustrating the potential change of each component in the circuit of Figure 24; Y

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[Figura 26] Un gráfico de forma de onda que ilustra el cambio de corriente en cada componente en el circuito de la figura 24.[Figure 26] A waveform graph illustrating the current change in each component in the circuit of Figure 24.

Mejor modo de llevar a cabo la invenciónBest way to carry out the invention

Primer modo preferidoFirst preferred mode

La figura 1 es un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según un primer modo preferido de la presente invención. Este convertidor de potencia reduce y convierte tensión de CA suministrada desde un suministro de potencia S de CA en tensión de CC para la salida. Sus componentes incluyen, tal como se muestra en la figura 1, unas primera y segunda conexiones de entrada T1 y T2 para la entrada de tensión de CA, unas primera y segunda conexiones de salida T3 y T4 para la salida de tensión de CC, unos primer y segundo condensadores C1 y C2, unos primer y segundo diodos D1 y D2, una pluralidad de diodos Zener zD1 a ZD4 y un termistor TH.Figure 1 is a circuit diagram of a power converter according to a first preferred mode of the present invention. This power converter reduces and converts AC voltage supplied from an AC power supply S into DC voltage for the output. Its components include, as shown in Figure 1, first and second input connections T1 and T2 for AC voltage input, first and second output connections T3 and T4 for DC voltage output, about first and second capacitors C1 and C2, first and second diodes D1 and D2, a plurality of Zener diodes zD1 to ZD4 and a thermistor TH.

Los primer y segundo condensadores C1 y C2 están interpuestos en serie en una primera línea de conexión eléctrica L1 que conecta la primera conexión de entrada T1 y la segunda conexión de entrada T2, en el orden descrito desde el primer lado de conexión de entrada. El primer condensador C1 se proporciona para una caída de tensión usando división de tensión, y el segundo condensador C2 para suavizar. Para una caída de tensión efectiva en el primer condensador C1, la proporción de capacidad del primer condensador C1 con el segundo condensador C2 se establece en, por ejemplo, 1:1000.The first and second capacitors C1 and C2 are interposed in series on a first electrical connection line L1 that connects the first input connection T1 and the second input connection T2, in the order described from the first input connection side. The first capacitor C1 is provided for a voltage drop using voltage division, and the second capacitor C2 for smoothing. For an effective voltage drop in the first capacitor C1, the capacity ratio of the first capacitor C1 with the second capacitor C2 is set to, for example, 1: 1000.

El primer diodo D1 para la rectificación de media onda se interpone entre el primer condensador C1 y el segundo condensador C2 en la primera línea de conexión eléctrica L1 de modo que su sentido hacia delante es desde el primer lado de conexión de entrada T1 hacia la segunda conexión de entrada T2.The first diode D1 for half wave rectification is interposed between the first capacitor C1 and the second capacitor C2 in the first electrical connection line L1 so that its forward direction is from the first input connection side T1 to the second T2 input connection.

El segundo diodo D2 se proporciona para la descarga del primer condensador C1 y se interpone en una segunda línea de conexión eléctrica L2 de modo que su sentido inverso es hacia la segunda conexión de entrada T2, conectando la segunda línea de conexión eléctrica un punto entre el primer condensador C1 y el primer diodo D1 en la primera línea de conexión eléctrica L1 y la segunda conexión de entrada T2.The second diode D2 is provided for the discharge of the first capacitor C1 and is interposed in a second electrical connection line L2 so that its reverse direction is towards the second input connection T2, the second electrical connection line connecting a point between the first capacitor C1 and the first diode D1 in the first electrical connection line L1 and the second input connection T2.

La primera conexión de salida T3 está conectada entre el primer diodo D1 y el segundo condensador C2 en la primera conexión eléctrica L1, y la segunda conexión de salida T4 está conectada a la segunda conexión de entrada T2.The first output connection T3 is connected between the first diode D1 and the second capacitor C2 in the first electrical connection L1, and the second output connection T4 is connected to the second input connection T2.

La pluralidad de diodos Zener ZD1 a ZD4 están interpuestos en serie entre la primera conexión de salida T3 y la segunda conexión de salida T4 de modo que sus sentidos hacia delante son desde el lado de segunda conexión de salida T4 hacia la primera conexión de salida T3.The plurality of Zener diodes ZD1 to ZD4 are interposed in series between the first output connection T3 and the second output connection T4 so that their directions forward are from the side of the second output connection T4 to the first output connection T3 .

El termistor TH es para controlar la corriente de irrupción y está interpuesto en la primera línea de conexión eléctrica L1 en el lado más próximo a la primera conexión de entrada T1 que una posición de conexión con la segunda línea de conexión eléctrica L2. Aunque, en la configuración de la figura 1, el termistor TH está interpuesto en el segundo lado de conexión de entrada T2 del condensador C1, este puede estar interpuesto en el primer lado de conexión de entrada T1 del condensador C1.The thermistor TH is for controlling the inrush current and is interposed in the first electrical connection line L1 on the side closest to the first input connection T1 than a connection position with the second electrical connection line L2. Although, in the configuration of Figure 1, the thermistor TH is interposed on the second input connection side T2 of the capacitor C1, this may be interposed on the first input connection side T1 of the capacitor C1.

En este caso, fuera de los componentes del circuito mostrado en la figura 1, al menos los primer y segundo diodos D1 y D2 y los diodos Zener ZD1 a ZD4 pueden integrarse en un único circuito híbrido (HIC).In this case, outside the circuit components shown in Figure 1, at least the first and second diodes D1 and D2 and the Zener diodes ZD1 to ZD4 can be integrated into a single hybrid circuit (HIC).

Más específicamente, este convertidor de potencia convierte una tensión de CA de, por ejemplo, 200 V (valor de pico) suministrada desde el suministro de potencia S de CA en una tensión de CC de 60 V. Por ejemplo, con la segunda conexión de entrada T2 mantenida a un potencial de tierra, se aplica una tensión de CA de 200 V a la primera conexión de entrada T1.More specifically, this power converter converts an AC voltage of, for example, 200 V (peak value) supplied from the AC power supply S into a DC voltage of 60 V. For example, with the second power connection T2 input maintained at a ground potential, an AC voltage of 200 V is applied to the first input connection T1.

En correspondencia a esto, por ejemplo, el primer condensador C1 tiene una capacidad de 0,47 |iF y su tensión máxima permisible es de 250V, mientras que el segundo condensador C2 tiene una capacidad de 470 |iF y su tensión máxima permisible es de 100 V. Además, la tensión máxima permisible y la corriente de los primer y segundo diodos D1 y D2 son, por ejemplo, de 600V y de 1 A, respectivamente.Corresponding to this, for example, the first capacitor C1 has a capacity of 0.47 | iF and its maximum allowable voltage is 250V, while the second capacitor C2 has a capacity of 470 | iF and its maximum allowable voltage is 100 V. In addition, the maximum permissible voltage and current of the first and second diodes D1 and D2 are, for example, 600V and 1 A, respectively.

Con el fin de obtener una tensión de CC de 60 V con estabilidad, usamos los cuatro diodos Zener conectados en serie ZD1 a ZD4 que tienen cada uno una tensión de Zener de 15 V, pero pueden usarse tres diodos Zener conectados en serie, que tengan cada uno una tensión de Zener de 20 V. En este caso, se da la descripción del caso en el que la tensión de CA suministrada desde el suministro de potencia S de CA es de 200 V (valor de pico), la presente invención es también aplicable al caso en el que la tensión de CA suministrada desde el suministro de potencia S de CA es de 283 V (valor de pico), es decir, el valor efectivo es de 200 V.In order to obtain a DC voltage of 60 V with stability, we use the four Zener diodes connected in series ZD1 to ZD4 that each have a Zener voltage of 15 V, but three Zener diodes connected in series, which have each a Zener voltage of 20 V. In this case, the description is given of the case in which the AC voltage supplied from the AC power supply S is 200 V (peak value), the present invention is also applicable to the case where the AC voltage supplied from the AC power supply S is 283 V (peak value), that is, the effective value is 200 V.

Como el termistor TH, por ejemplo, empleado es un termistor que tiene un valor de resistencia de no menos de 3,73 Q y no más de 47 Q dentro de los límites de la temperatura ambiente de funcionamiento (por ejemplo, de -20 °CAs the thermistor TH, for example, used is a thermistor that has a resistance value of not less than 3.73 Q and not more than 47 Q within the limits of the ambient operating temperature (for example, -20 ° C

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a 70 °C), y, más específicamente, es, por ejemplo, un producto fabricado por Murata Manufacturing Co., Ltd., número de producto: NTPA7220LBMB0. El límite inferior de 3,73 Q se determina con referencia a la magnitud de corriente de irrupción que puede producirse en encendido ya la resistencia de corriente de los primer y segundo diodos D1 y D2. El límite superior de 47 Q es el valor que es insignificante comparado con la impedancia de los condensadores C1 y C2. O, en lugar del termistor TH, puede emplearse una resistencia de alrededor de 22 Q.at 70 ° C), and, more specifically, it is, for example, a product manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd., product number: NTPA7220LBMB0. The lower limit of 3.73 Q is determined with reference to the magnitude of the inrush current that may occur on ignition and the current resistance of the first and second diodes D1 and D2. The upper limit of 47 Q is the value that is negligible compared to the impedance of capacitors C1 and C2. Or, instead of the TH thermistor, a resistance of about 22 Q can be used.

A continuación, se describe el principio de funcionamiento de este convertidor de potencia. En términos generales, una tensión de CA suministrada desde el suministro de potencia S de CA a través de las primera y segunda conexiones de entrada T1 y T2 se divide (se reduce) mediante los primer y segundo condensadores C1 y C2, se rectifica a la tensión de cC mediante el primer diodo D1, se suaviza mediante el segundo condensador C2 y se suministra, como una tensión de salida (60 V) definida por los diodos Zener ZD1 a ZD4, al lado de carga a través de las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4.The operation principle of this power converter is described below. In general terms, an AC voltage supplied from the AC power supply S through the first and second input connections T1 and T2 is divided (reduced) by the first and second capacitors C1 and C2, rectified to the DC voltage through the first diode D1, is smoothed by the second capacitor C2 and is supplied, as an output voltage (60 V) defined by the Zener diodes ZD1 to ZD4, to the load side through the first and second connections output T3 and T4.

Más detalladamente, cuando el suministro de potencia S de CA tiene polaridad positiva a la primera conexión de entrada T1, fluye corriente (carga) en la primera línea de conexión eléctrica L1 a través del primer condensador C1 y del primer diodo D1 hacia el segundo condensador C2. Por tanto, ambos condensadores C1 y C2 se cargan de modo que sus lados de primera conexión de entrada T1 son más altos en cuanto a potencial que sus lados de segunda conexión de salida T2. En este momento, el condensador C2 se carga a una tensión definida por los diodos Zener ZD1 a ZD4. Dado que, tal como se describió anteriormente, la razón de capacidad de ambos condensadores C1 y C2 es grande, por ejemplo, de 1:1000, el primer condensador C1 puede reducir suficientemente la tensión y el segundo condensador C2 puede garantizar una tensión de 60 V.In more detail, when the AC power supply S has positive polarity to the first input connection T1, current (charge) flows in the first electrical connection line L1 through the first capacitor C1 and the first diode D1 towards the second capacitor C2 Therefore, both capacitors C1 and C2 are charged so that their first input connection sides T1 are higher in potential than their second output connection sides T2. At this time, capacitor C2 is charged at a voltage defined by Zener diodes ZD1 to ZD4. Since, as described above, the capacity ratio of both capacitors C1 and C2 is large, for example, 1: 1000, the first capacitor C1 can sufficiently reduce the voltage and the second capacitor C2 can guarantee a voltage of 60 V.

En este caso, las figuras 2 a 4 son gráficos de forma de onda que ilustran los cambios de potencial y de corriente de cada componente en el circuito de la figura 1. El valor de cada componente toma el valor ejemplificado anterior. Una forma de onda WD1 en la figura 2 muestra el cambio de potencial de la primera conexión de entrada T1; una forma de onda WD2 en la misma figura muestra el cambio de tensión en el primer condensador C1; y una forma de onda WD3 en la misma figura muestra el cambio de potencial de la segunda conexión de salida T3. En este caso, la forma de onda WD2 es positiva cuando el primer lado de conexión de entrada T1 es más alto en cuanto a potencial que el segundo lado de conexión de entrada T2.In this case, Figures 2 to 4 are waveform graphs illustrating the potential and current changes of each component in the circuit of Figure 1. The value of each component takes the value exemplified above. A waveform WD1 in Figure 2 shows the potential change of the first input connection T1; a waveform WD2 in the same figure shows the voltage change in the first capacitor C1; and a waveform WD3 in the same figure shows the potential change of the second output connection T3. In this case, the waveform WD2 is positive when the first input connection side T1 is higher in potential than the second input connection side T2.

Una forma de onda WD4 en la figura 3 muestra el cambio de corriente que fluye desde el suministro de potencia S de CA hasta la primera conexión de entrada T1 cuando el sentido de corriente que fluye desde el suministro de potencia S de CA hacia la primera conexión T1 de entrada es el sentido positivo.A waveform WD4 in Figure 3 shows the change in current flowing from the AC power supply S to the first input connection T1 when the direction of current flowing from the AC power supply S towards the first connection T1 input is the positive sense.

Una forma de onda WD5 en la figura 4 muestra el cambio de corriente que fluye hasta el primer diodo D1 cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido hacia delante del primer diodo D1 es el sentido positivo. Una forma de onda WD6 en la misma figura muestra el cambio de corriente que fluye hasta el segundo diodo D2 cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido inverso del segundo diodo D2 es el sentido positivo. Una forma de onda WD7 en la misma figura muestra el cambio de corriente suministrada al segundo condensador C2 cuando el sentido de corriente que fluye desde el lado de primer diodo D1 hacia el segundo condensador C2 es el sentido positivo. Una forma de onda WD8 en la misma figura muestra el cambio de corriente que fluye hasta los diodos Zener ZD1 a ZD4 cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido hacia delante de los diodos Zener ZD1 a ZD4 es el sentido positivo.A waveform WD5 in Figure 4 shows the change in current flowing to the first diode D1 when the direction of current flowing in the forward direction of the first diode D1 is the positive direction. A waveform WD6 in the same figure shows the change in current flowing to the second diode D2 when the direction of current flowing in the reverse direction of the second diode D2 is the positive direction. A waveform WD7 in the same figure shows the change in current supplied to the second capacitor C2 when the direction of current flowing from the side of first diode D1 to the second capacitor C2 is the positive direction. A waveform WD8 in the same figure shows the change in current flowing to the Zener diodes ZD1 to ZD4 when the direction of current flowing in the forward direction of the Zener diodes ZD1 to ZD4 is the positive direction.

En primer lugar, se explica la figura 2. A continuación en el presente documento, por motivos de simplicidad, se ignoran las siguientes tensiones de los diodos. Tal como se muestra mediante la forma de onda WD1, la tensión de CA sacada del suministro de potencia S de CA fluctúa con un periodo de T, tomando un valor de tensión de 0 en el instante t0 y tomando el valor máximo en el instante t1 = t0 + T I 4.First, figure 2 is explained. Next, for the sake of simplicity, the following diode voltages are ignored. As shown by the waveform WD1, the AC voltage drawn from the AC power supply S fluctuates with a period of T, taking a voltage value of 0 at time t0 and taking the maximum value at time t1 = t0 + TI 4.

En el instante t1, una tensión de 60 V se soporta mediante una conexión en paralelo de los diodos Zener conectados en serie ZD1 a ZD4 (a continuación en el presente documento, denominados genéricamente diodo ZD Zener) y el condensador C2. Por tanto, el diodo D2 no es conductor debido a la aplicación de una tensión inversa de 60 V, y la tensión en el condensador C1 es de 140 V tal como se muestra mediante la forma de onda WD2 en el instante t1. Esto es, el potencial de ánodo del diodo D1 es de 60 V.At time t1, a voltage of 60 V is supported by a parallel connection of the Zener diodes connected in series ZD1 to ZD4 (hereinafter, generically referred to as the ZD Zener diode) and the capacitor C2. Therefore, the diode D2 is not conductive due to the application of a reverse voltage of 60 V, and the voltage at the capacitor C1 is 140 V as shown by the waveform WD2 at time t1. That is, the anode potential of diode D1 is 60 V.

Después de eso, el potencial de ánodo del diodo D1 disminuye con una reducción en la tensión de CA sacada del suministro de potencia S de CA, y el diodo D1 pasa a ser no conductivo. En ese caso, no existe ninguna trayectoria para que descargue el condensador C1, de modo que el potencial de ánodo del diodo D1 continúa disminuyendo con la tensión en el condensador C1 mantenida a 140 V. Esto es, durante el instante entre t1 y t2, ambos diodos D1 y D2 no son conductores.After that, the anode potential of diode D1 decreases with a reduction in AC voltage taken from the AC power supply S, and diode D1 becomes nonconductive. In that case, there is no path to discharge the capacitor C1, so that the anode potential of the diode D1 continues to decrease with the voltage in the capacitor C1 maintained at 140 V. That is, during the instant between t1 and t2, Both diodes D1 and D2 are not conductors.

Entonces, cuando la tensión de CA cae a 140 V en el instante t2, el diodo D2 pasa a ser conductivo. Por tanto, el potencial de ánodo del diodo D1 se reduce bruscamente a casi cero, y, dado que el potencial de cátodo del diodo D1 se mantiene en torno a 60 V mediante la conexión en paralelo del condensador C2 y el diodo Zener ZD, el diodo D1 se mantiene aún en el estado no conductor. Por tanto, aunque la tensión de CA caiga más adelante, siempre que el diodo D2 sea conductor, la tensión en el condensador C1 continúa coincidiendo con la tensión de CA sacada delThen, when the AC voltage drops to 140 V at time t2, the diode D2 becomes conductive. Thus, the anode potential of diode D1 is sharply reduced to almost zero, and, since the cathode potential of diode D1 is maintained around 60 V by parallel connection of capacitor C2 and Zener diode ZD, the diode D1 is still maintained in the non-conductive state. Therefore, even if the AC voltage drops later, as long as the diode D2 is conductive, the voltage at the capacitor C1 continues to coincide with the AC voltage drawn from the

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suministro de potencia S de CA y pasa a ser de -200 V en el instante t3 = t0+ 3T 14. Todo este tiempo, el potencial de ánodo del diodo D1 es cero.AC power supply S and becomes -200 V at time t3 = t0 + 3T 14. All this time, the anode potential of diode D1 is zero.

Después de eso, cuando la tensión de CA comienza a aumentar a partir del instante t3, el potencial de ánodo del diodo D1 aumenta con la tensión en el condensador C1 mantenida, y el diodo D2 pasa a ser no conductivo. Dado que el diodo D1 también es no conductor, la tensión en el condensador C1 se mantiene a -200 V.After that, when the AC voltage begins to increase from the moment t3, the anode potential of the diode D1 increases with the voltage in the capacitor C1 maintained, and the diode D2 becomes non-conductive. Since diode D1 is also non-conductive, the voltage at capacitor C1 is maintained at -200 V.

Entonces, cuando la tensión de CA aumenta a -140 V en el instante t4, el potencial de ánodo del diodo D1 pasa a ser (-140) - (-200) = 60 [V] dado que la tensión en el condensador C1 se mantiene en -200 V y, por tanto, el diodo D1 pasa a ser conductivo. Esto es, los diodos D1 y D2 son ambos no conductores durante el instante entre t3 y t4, pero el diodo D1 pasa a ser conductivo después del instante t4.Then, when the AC voltage increases to -140 V at time t4, the anode potential of diode D1 becomes (-140) - (-200) = 60 [V] since the voltage at capacitor C1 is keeps at -200 V and, therefore, diode D1 becomes conductive. That is, diodes D1 and D2 are both non-conductive during the time between t3 and t4, but diode D1 becomes conductive after time t4.

Después de eso, la tensión de CA y la tensión en el condensador C1 mantienen una diferencia de 60 V entre sí hasta el instante t0 + T.After that, the AC voltage and the voltage at the capacitor C1 maintain a difference of 60 V from each other up to the instant t0 + T.

En la figura 3, cuando la forma de onda WD4 muestra valores de corriente positivos, el diodo D1 es conductor; y cuando muestra valores de corriente negativos, el diodo D2 es conductor. En la figura 4, las formas de ondas WD5 y WD6 corresponden respectivamente a los valores de corriente positivos y negativos de la forma de onda WD4. Ambas formas de onda muestran algunas sobreelongaciones al comienzo de la conducción de los diodos D1 y D2, pero sus picos están controlados por la función del termistor TH.In Figure 3, when the WD4 waveform shows positive current values, the diode D1 is conductive; and when it shows negative current values, diode D2 is conductive. In Figure 4, the WD5 and WD6 waveforms correspond respectively to the positive and negative current values of the WD4 waveform. Both waveforms show some over-elongations at the beginning of the conduction of diodes D1 and D2, but their peaks are controlled by the function of the thermistor TH.

Dado que fluye corriente en el sentido inverso del diodo Zener ZD (forma de onda WD8) y se suministra a las cargas conectadas a través de las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4, en la figura 4, la corriente suministrada al segundo condensador c2 (forma de onda WD7) se desplaza al lado negativo de corriente que fluye hasta el diodo D1 (forma de onda WD5).Since current flows in the reverse direction of the Zener ZD diode (WD8 waveform) and is supplied to the loads connected through the first and second output connections T3 and T4, in Figure 4, the current supplied to the second capacitor c2 (waveform WD7) moves to the negative side of current flowing to diode D1 (waveform WD5).

Si no se proporciona el diodo D2, el diodo D1 no pasará a ser conductivo después de que su potencial de ánodo pase a ser de 60 V. Esto es porque, dado que no existe ninguna trayectoria para el condensador C1 para transferir su carga almacenada y por tanto la tensión en el condensador C1 se mantiene en 140 V, el potencial de ánodo del diodo D1 está en transición entre -340 V y 60 V. En este caso, tampoco existe ninguna trayectoria para carga del condensador C1, de modo que la tensión suministrada las cargas disminuirá.If diode D2 is not provided, diode D1 will not become conductive after its anode potential becomes 60 V. This is because, since there is no path for capacitor C1 to transfer its stored charge and therefore the voltage in the capacitor C1 is maintained at 140 V, the anode potential of the diode D1 is in transition between -340 V and 60 V. In this case, there is also no path for charging of the capacitor C1, so that the Voltage supplied loads will decrease.

Por otro lado, la presencia del diodo D2 permite que el condensador C1 se descargue sin dibujar la carga del condensador C2 y que además sea carga inversa. Esto reduce la tensión en el condensador C1, permite la conducción del diodo D1 y hace cargable el condensador C2.On the other hand, the presence of diode D2 allows capacitor C1 to discharge without drawing the charge of capacitor C2 and also be inverse charge. This reduces the voltage on the capacitor C1, allows the conduction of the diode D1 and makes the capacitor C2 chargeable.

Tal como se ha descrito hasta ahora, según este modo preferido, la caída de tensión no está provocada por una resistencia sino por el primer condensador C1. Esto es altamente eficiente puesto que no se produce ninguna pérdida de julios durante la caída de tensión y, por tanto, no existe la necesidad de considerar una contramedida contra el calor para componentes periféricos. Además, no existe la necesidad usar una resistencia de reducción costosa y de alta capacidad como en técnicas convencionales, lo que da como resultado una reducción de coste.As described so far, according to this preferred mode, the voltage drop is not caused by a resistor but by the first capacitor C1. This is highly efficient since there is no loss of joules during the voltage drop and, therefore, there is no need to consider a countermeasure against heat for peripheral components. In addition, there is no need to use an expensive and high capacity reduction resistor as in conventional techniques, which results in a cost reduction.

Además, el diodo Zener ZD permite la salida de una tensión de CC estable.In addition, the Zener ZD diode allows the output of a stable DC voltage.

Además, el termistor TH permite un control efectivo de corriente de irrupción que fluye en las primera y segunda líneas de conexión eléctricas L1 y L2.In addition, the thermistor TH allows an effective control of inrush current flowing in the first and second electrical connection lines L1 and L2.

Además, dado que la proporción de capacidad del primer condensador C1 con el segundo condensador C2 se establece en 1:1000, la tensión de entrada de CA puede dividirse de manera efectiva y se rectifica una tensión de CC mediante los primer y segundo condensadores C1 y C2.In addition, since the capacity ratio of the first capacitor C1 with the second capacitor C2 is set to 1: 1000, the AC input voltage can be effectively divided and a DC voltage is rectified by the first and second capacitors C1 and C2

Segundo modo preferidoSecond preferred mode

Tal como se describió anteriormente, el cambio de la tensión de CA suministrada desde el suministro de potencia S de CA a través de las primera y segunda conexiones de entrada T1 y T2 provoca fluctuaciones en la tensión en el condensador C1. Por tanto, incluso en el caso de grandes fluctuaciones de la tensión de CA anterior, se provocan la carga y la descarga del condensador C1 y una cantidad grande de corriente fluye al diodo Zener ZD. Esto puede aumentar la carga térmica del diodo Zener ZD y llevar a una ruptura térmica.As described above, changing the AC voltage supplied from the AC power supply S through the first and second input connections T1 and T2 causes voltage fluctuations in the capacitor C1. Therefore, even in the case of large fluctuations in the previous AC voltage, capacitor C1 is charged and discharged and a large amount of current flows to the Zener ZD diode. This can increase the thermal load of the Zener ZD diode and lead to a thermal break.

Por ejemplo, se supone que, en el primer modo preferido, la tensión de CA introducida desde el suministro de potencia S de CA aumenta rápidamente desde alrededor de 200 V. En este caso, dado que la tensión de aproximadamente 140 V en el condensador C1 se mantiene, el potencial de ánodo del diodo D1 también aumentaFor example, it is assumed that, in the first preferred mode, the AC voltage introduced from the AC power supply S increases rapidly from about 200 V. In this case, since the voltage of approximately 140 V at the capacitor C1 is maintained, the anode potential of diode D1 also increases

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rápidamente y el diodo D1 pasa a ser conductivo. El potencial de la primera conexión de salida T3 (es decir, el potencial de cátodo del diodo D1), cuyo aumento se provoca mediante la conducción del diodo D1, se mantiene en 60 V mediante conducción del diodo ZD Zener. Esto es, las fluctuaciones provocan un fenómeno similar a la carga del condensador C1 durante el instante entre t0 y t1. Este fenómeno puede producirse no sólo en el caso en el que la tensión de CA aumenta rápidamente desde alrededor de 200 V, sino también en una situación en la que el potencial de ánodo del diodo D1 se aumenta a por encima de 60 V mediante las fluctuaciones.quickly and diode D1 becomes conductive. The potential of the first output connection T3 (ie, the cathode potential of diode D1), whose increase is caused by conduction of diode D1, is maintained at 60 V by conduction of the diode ZD Zener. That is, the fluctuations cause a phenomenon similar to the capacitor C1 charge during the instant between t0 and t1. This phenomenon can occur not only in the case where the AC voltage increases rapidly from around 200 V, but also in a situation where the anode potential of diode D1 is increased to above 60 V by fluctuations. .

Por el contrario, el fenómeno también puede producirse en una situación en la que el potencial de ánodo del diodo D1 caiga a por debajo de 0 V. En una situación de este tipo en la que el potencial de ánodo del diodo D1 disminuye rápidamente con una caída rápida en la tensión de CA, el diodo D2 pasa a ser conductivo una vez. Entonces, el potencial de ánodo del diodo D1 vuelve a 0 V mediante un fenómeno similar a la descarga y carga inversa del condensador C1 durante el intervalo de tiempo entre t2 y t3. Sin embargo, si la tensión de CA vuelve a su potencial original después de la caída rápida, el potencial de ánodo del diodo D1 aumenta rápidamente y el diodo D1 y el diodo Zener ZD pasan a ser conductivos, debido a una falta de potencial dividido soportado por el condensador C1.On the contrary, the phenomenon can also occur in a situation in which the anode potential of diode D1 falls below 0 V. In such a situation in which the anode potential of diode D1 decreases rapidly with a rapid drop in AC voltage, diode D2 becomes conductive once. Then, the anode potential of diode D1 returns to 0 V by a phenomenon similar to the discharge and reverse charge of capacitor C1 during the time interval between t2 and t3. However, if the AC voltage returns to its original potential after the rapid fall, the anode potential of diode D1 increases rapidly and diode D1 and Zener diode ZD become conductive, due to a lack of supported split potential. by capacitor C1.

En consideración desde un punto de vista diferente, dado que los potenciales de ánodo y cátodo del diodo D1 están fijados respectivamente a 0 V y 60 V, las fluctuaciones de aquellos potenciales provocan pulsaciones de la carga y la descarga del condensador C1, que da como resultado el flujo de corriente innecesaria al diodo ZD Zener.Considered from a different point of view, given that the anode and cathode potentials of diode D1 are set respectively at 0 V and 60 V, fluctuations of those potentials cause pulsations of the charge and discharge of capacitor C1, which gives as result the unnecessary current flow to the ZD Zener diode.

Las figuras 5 a 8 son gráficas para explicar el fenómeno anterior. Las figuras 5 y 6 muestran las características del convertidor de potencia mostrado en el primer modo preferido, sin fluctuaciones de la tensión de CA. Las figuras 7 y 8 muestran las características del convertidor de potencia mostrado en el primer modo preferido, con las fluctuaciones de la tensión de CA. En este caso, el primer condensador C1 tiene una capacidad de 0,47 |iF, el segundo condensador C2 tiene una capacidad de 470 |iF y el termistor TH tiene un valor de resistencia de 22 Q.Figures 5 to 8 are graphic to explain the previous phenomenon. Figures 5 and 6 show the characteristics of the power converter shown in the first preferred mode, without fluctuations in AC voltage. Figures 7 and 8 show the characteristics of the power converter shown in the first preferred mode, with AC voltage fluctuations. In this case, the first capacitor C1 has a capacity of 0.47 | iF, the second capacitor C2 has a capacity of 470 | iF and the thermistor TH has a resistance value of 22 Q.

En estas figuras, una forma de onda WD80 muestra el cambio de corriente que fluye hasta el diodo Zener ZD cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido inverso del diodo Zener ZD es el sentido positivo, y es de signo opuesto a la forma de onda WD8 (en la figura 4). Una forma de onda WD60 muestra el cambio de corriente que fluye hasta el segundo diodo D2 cuando el sentido de corriente que fluye en el sentido hacia delante del segundo diodo D2 es el sentido positivo, y es de signo opuesto a la forma de onda WD6 (en la figura 4). Una forma de onda WD10, similar a la forma de onda WD1 (en la figura 2), muestra el cambio de potencial de la primera conexión T1 de entrada, que muestra el caso en el que la tensión de CA empleada tiene un valor de pico de 283 V y una frecuencia de 50 Hz. Una forma de onda WD12 muestra el potencial de ánodo del diodo D1, que corresponde a una diferencia de los valores mostrados por las formas de onda WD1 y WD2.In these figures, a WD80 waveform shows the change of current flowing to the Zener ZD diode when the direction of current flowing in the reverse direction of the Zener ZD diode is the positive direction, and is of opposite sign to the form of WD8 wave (in figure 4). A waveform WD60 shows the change in current flowing to the second diode D2 when the direction of current flowing in the forward direction of the second diode D2 is the positive direction, and is of the opposite sign to the waveform WD6 ( in figure 4). A waveform WD10, similar to the waveform WD1 (in Figure 2), shows the potential change of the first input connection T1, which shows the case in which the AC voltage used has a peak value of 283 V and a frequency of 50 Hz. A waveform WD12 shows the anode potential of diode D1, which corresponds to a difference in the values shown by waveforms WD1 and WD2.

Aunque no se muestra, una tensión entre las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4 se mantiene en 60 V a pesar de la presencia o ausencia de fluctuaciones.Although not shown, a voltage between the first and second output connections T3 and T4 is maintained at 60 V despite the presence or absence of fluctuations.

Las figuras 5 y 6 muestran los mismos contenidos que las figuras 4 y 2, respectivamente, aunque la tensión de CA tiene un valor de pico diferente y se convierten las partes positiva y negativa de las formas de onda. La forma de onda WD12 oscila entre 0 y 60 V.Figures 5 and 6 show the same contents as Figures 4 and 2, respectively, although the AC voltage has a different peak value and the positive and negative parts of the waveforms are converted. The WD12 waveform ranges between 0 and 60 V.

Las figuras 7 y 8 ilustran el caso en el que fluctuaciones con un valor de pico de 50 V y una frecuencia de 1000 Hz se superponen en la tensión de CA. La forma de onda WD12 en la figura 8 muestra que se repiten la carga y la descarga del condensador C1. Tal como se muestra mediante la forma de onda WD80 en la figura 7, la corriente que fluye hasta el diodo Zener ZD también tiene fluctuaciones y es claramente mayor que la mostrada por la forma de onda WD80 en la figura 5.Figures 7 and 8 illustrate the case in which fluctuations with a peak value of 50 V and a frequency of 1000 Hz overlap the AC voltage. The waveform WD12 in Figure 8 shows that the charge and discharge of the capacitor C1 are repeated. As shown by the WD80 waveform in Figure 7, the current flowing to the Zener ZD diode also has fluctuations and is clearly greater than that shown by the WD80 waveform in Figure 5.

Por tanto, un segundo modo preferido proporciona una técnica para reducir la cantidad de aumento en la corriente que fluye hasta el diodo ZD Zener incluso en el caso de las fluctuaciones anteriores.Therefore, a second preferred mode provides a technique to reduce the amount of increase in current flowing to the ZD Zener diode even in the case of the above fluctuations.

La figura 9 es un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según el segundo modo preferido de la presente invención. Este convertidor de potencia está configurado de manera que se emplea una resistencia R en lugar del termistor TH en el convertidor de potencia según el primer modo preferido, y que se añade un condensador C3 que está conectado entre un extremo de la resistencia R en el primer lado de conexión de entrada T1 y la segunda conexión de entrada T2.Figure 9 is a circuit diagram of a power converter according to the second preferred mode of the present invention. This power converter is configured so that a resistor R is used instead of the thermistor TH in the power converter according to the first preferred mode, and that a capacitor C3 is added which is connected between one end of the resistor R in the first input connection side T1 and the second input connection T2.

La presencia del condensador C3 hace otra trayectoria que permite la transferencia de carga desde el condensador C1, además de las trayectorias a los diodos D1 y D2 y el diodo Zener ZD. Esto es, la tensión en el condensador C1 puede fluctuar según las fluctuaciones de la tensión de CA.The presence of capacitor C3 makes another path that allows the transfer of charge from capacitor C1, in addition to the paths to diodes D1 and D2 and the Zener diode ZD. That is, the voltage in the capacitor C1 may fluctuate according to the fluctuations of the AC voltage.

Esto se formula de la siguiente manera. Si introducimos la tensión de amplitud Vd de fluctuaciones y la tensión Vz soportada por el diodo Zener ZD y adoptamos los mismos símbolos para los valores de capacitancia de los condensadores C1 y C3, la cantidad de carga transferida desde el condensador C1 mediante las pulsaciones puede expresarse como Q1 = C1 ■ (Vd - Vz). Si esta cantidad de carga se cubre mediante carga Q3 = C3 ■ Vz que se acumule en el condensador C3 mediante la tensión Vz, es posible reducir la transferencia de carga, es decir,This is formulated as follows. If we introduce the amplitude voltage Vd of fluctuations and the voltage Vz supported by the Zener ZD diode and adopt the same symbols for capacitance values of capacitors C1 and C3, the amount of charge transferred from capacitor C1 by means of pulsations can be expressed as Q1 = C1 ■ (Vd - Vz). If this amount of charge is covered by load Q3 = C3 ■ Vz that accumulates in capacitor C3 by means of voltage Vz, it is possible to reduce the load transfer, that is,

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

corriente, a través del diodo Zener ZD. Por tanto, debería mantenerse lo siguiente: C3 > C1 ■ (Vd - Vz) / Vz. Esto es, si los valores de capacitancia de los condensadores C1 y C3 se establecen para ser aproximadamente iguales, el flujo de corriente innecesaria al diodo Zener ZD puede sobrepasarse aunque la amplitud de fluctuación de la tensión de CA sea aproximadamente dos veces la tensión de CC que va sacarse.current, through the Zener ZD diode. Therefore, the following should be maintained: C3> C1 ■ (Vd - Vz) / Vz. That is, if the capacitance values of capacitors C1 and C3 are set to be approximately equal, the unnecessary current flow to the Zener ZD diode can be exceeded even if the amplitude of fluctuation of the AC voltage is approximately twice the DC voltage That will be taken out.

Por ejemplo, en el ejemplo mencionado anteriormente, se producen fluctuaciones con una amplitud de 100 V. Por tanto, para la adopción del condensador C1 con un valor de capacitancia de 0,47 |iF, el condensador C3 con un valor de capacitancia de 0,33 |iF puede adoptarse teniendo en cuenta una serie de valores de especificación de condensador.For example, in the example mentioned above, fluctuations occur with an amplitude of 100 V. Therefore, for the adoption of capacitor C1 with a capacitance value of 0.47 | iF, capacitor C3 with a capacitance value of 0 , 33 | iF can be adopted taking into account a series of capacitor specification values.

Aunque la resistencia R no se tenga en cuenta en el cálculo mencionado anteriormente, en la práctica es deseable, con el fin de limitar tanto el estado estacionario como las corrientes de irrupción, adoptar una resistencia de aproximadamente un orden de magnitud mayor que aquel en el primer modo preferido, por ejemplo una resistencia de 22 Q, para aumentar por tanto una constante de tiempo de RC.Although the resistance R is not taken into account in the calculation mentioned above, in practice it is desirable, in order to limit both the steady state and the inrush currents, to adopt a resistance of approximately an order of magnitude greater than that in the first preferred mode, for example a resistance of 22 Q, to thereby increase an RC time constant.

Las figuras 10 y 11 son gráficas que muestran las formas de onda sin distorsión de suministro de potencia en el convertidor de potencia según el segundo modo preferido. Los condensadores C1 y C2 tienen los mismos valores de capacitancia que en el primer modo preferido mostrado en las figuras 5 a 8; el condensador C3 tiene un valor de capacitancia de 0,33 |iF y la resistencia R tiene un valor de resistencia de 220 Q. Los símbolos de las formas de onda son comunes a aquellas en las figuras 5 a 8. Las formas de onda mostradas en las figuras 10 y 11 son casi idénticas a aquellas (en las figuras 5 y 6) en el caso sin distorsión de suministro de potencia en el convertidor de potencia según el primer modo preferido.Figures 10 and 11 are graphs showing the waveforms without distortion of power supply in the power converter according to the second preferred mode. Capacitors C1 and C2 have the same capacitance values as in the first preferred mode shown in Figures 5 to 8; the capacitor C3 has a capacitance value of 0.33 | iF and the resistance R has a resistance value of 220 Q. The waveform symbols are common to those in Figures 5 to 8. The waveforms shown in figures 10 and 11 they are almost identical to those (in figures 5 and 6) in the case without distortion of power supply in the power converter according to the first preferred mode.

La figura 12 muestra una comparación de la forma de onda WD80 en el caso sin fluctuaciones de la tensión de CA y en una etapa temprana del periodo en el que la tensión de CA es positiva, las gráficas L1 y L2 correspondientes a las formas de onda WD80 en los primer y segundo modos preferidos, respectivamente. Puede observarse que, incluso en el caso sin fluctuaciones, la corriente que fluye hasta el diodo Zener ZD es más pequeña en el segundo modo preferido que en el primer modo preferido.Figure 12 shows a comparison of the WD80 waveform in the case without AC voltage fluctuations and at an early stage of the period in which the AC voltage is positive, the graphs L1 and L2 corresponding to the waveforms WD80 in the first and second preferred modes, respectively. It can be seen that, even in the case without fluctuations, the current flowing to the Zener ZD diode is smaller in the second preferred mode than in the first preferred mode.

Las figuras 13 y 14 ilustran el caso en el que fluctuaciones con un valor de pico de 50 V y una frecuencia de 1000 Hz se superponen en la tensión de CA, que corresponden respectivamente a las figuras 7 y 8 en el primer modo preferido. Aunque no se muestra, la tensión entre las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4 se mantiene en 60 V a pesar de la presencia o ausencia de fluctuaciones.Figures 13 and 14 illustrate the case in which fluctuations with a peak value of 50 V and a frequency of 1000 Hz are superimposed on the AC voltage, corresponding respectively to Figures 7 and 8 in the first preferred mode. Although not shown, the voltage between the first and second output connections T3 and T4 is maintained at 60 V despite the presence or absence of fluctuations.

La figura 15 muestra una comparación de la forma de onda WD80 en una etapa temprana del periodo en el que la tensión de CA es positiva en las figuras 7 y 13, las gráficas L3 y L4 correspondientes a las formas de onda WD80 en los primer y segundo modos preferidos, respectivamente. Puede observarse que la corriente que fluye hasta el diodo Zener puede ser mucho más pequeña en el segundo modo preferido que en el primer modo preferido.Figure 15 shows a comparison of the WD80 waveform at an early stage of the period in which the AC voltage is positive in Figures 7 and 13, the graphs L3 and L4 corresponding to the WD80 waveforms in the first and second preferred modes, respectively. It can be seen that the current flowing to the Zener diode can be much smaller in the second preferred mode than in the first preferred mode.

Tercer modo preferidoThird preferred mode

La figura 16 es un diagrama de circuito de un convertidor de potencia según un tercer modo preferido de la presente invención. Este convertidor de potencia es diferente de aquel según el segundo modo preferido, en el que el condensador C3 y la resistencia R están conectados en un punto diferente. Más específicamente, el condensador C3 está conectado entre un extremo de la resistencia R en el segundo lado de conexión de entrada T2 y la segunda conexión de entrada T2.Figure 16 is a circuit diagram of a power converter according to a third preferred mode of the present invention. This power converter is different from that according to the second preferred mode, in which the capacitor C3 and the resistor R are connected at a different point. More specifically, capacitor C3 is connected between one end of resistor R on the second input connection side T2 and the second input connection T2.

Las figuras 17 y 18 son gráficas que muestran las formas de onda en el caso sin distorsión de suministro de potencia en el convertidor de potencia según el tercer modo preferido. Se adoptan las mismas especificaciones que en el segundo modo preferido para los condensadores C1, C2, y C3 y la resistencia R. Los símbolos de las formas de onda son comunes a aquellos en las figuras 5 a 8, 10, 11 y similares. Las formas de onda mostradas en las figuras 17 y 18 son casi idénticas a aquellas (en las figuras 10 y 11) en el caso sin distorsión de suministro de potencia en el convertidor de potencia según el segundo modo preferido.Figures 17 and 18 are graphs showing the waveforms in the case without distortion of power supply in the power converter according to the third preferred mode. The same specifications are adopted as in the second preferred mode for capacitors C1, C2, and C3 and resistance R. The waveform symbols are common to those in Figures 5 to 8, 10, 11 and the like. The waveforms shown in Figures 17 and 18 are almost identical to those (in Figures 10 and 11) in the case without power supply distortion in the power converter according to the second preferred mode.

Las figuras 19 a 22 ilustran el caso en el que fluctuaciones con un valor de pico de 75 V y una frecuencia de 1000 Hz se superponen en la tensión de CA. Las figuras 19 y 20 muestran las características del convertidor de potencia según el tercer modo preferido y las figuras 21 y 22 muestran las características del convertidor de potencia según el segundo modo preferido. Aunque no se muestra, la tensión entre las primera y segunda conexiones de salida T3 y T4 se mantiene en 60 V a pesar de la presencia o ausencia de fluctuaciones.Figures 19 to 22 illustrate the case in which fluctuations with a peak value of 75 V and a frequency of 1000 Hz overlap the AC voltage. Figures 19 and 20 show the characteristics of the power converter according to the third preferred mode and Figures 21 and 22 show the characteristics of the power converter according to the second preferred mode. Although not shown, the voltage between the first and second output connections T3 and T4 is maintained at 60 V despite the presence or absence of fluctuations.

La figura 23 muestra una comparación de la forma de onda WD80 en una etapa temprana del periodo en el que la tensión de CA es positiva en las figuras 19 a 22, las gráficas L5 y L6 correspondientes a las formas de onda WD80 en los segundo y tercer modos preferidos, respectivamente. Puede observarse que la corriente que fluye hasta el diodo Zener ZD puede ser mucho más pequeña en el tercer modo preferido que en el segundo modo preferido.Figure 23 shows a comparison of the WD80 waveform at an early stage of the period in which the AC voltage is positive in Figures 19 to 22, the graphs L5 and L6 corresponding to the WD80 waveforms in the second and third preferred modes, respectively. It can be seen that the current flowing to the Zener ZD diode can be much smaller in the third preferred mode than in the second preferred mode.

Esto se considera puesto que, durante la transferencia de carga entre los condensadores C1 y C3, el efecto de la constante de tiempo determinada por la resistencia R es mayor en el tercer modo preferido que en el segundo modo preferido. En otras palabras, la constante de tiempo de un circuito en serie de RC formado por el condensador C1 y la resistencia R puede controlar de manera efectiva la influencia de fluctuaciones de la tensión de CA.This is considered since, during the charge transfer between capacitors C1 and C3, the effect of the time constant determined by the resistance R is greater in the third preferred mode than in the second preferred mode. In other words, the time constant of an RC series circuit formed by capacitor C1 and resistor R can effectively control the influence of fluctuations in AC voltage.

55

Sin embargo, en términos de hacer descender la potencia nominal de la resistencia R y reducir el tamaño de componentes, el convertidor de potencia según el segundo modo preferido es más deseable. Esto es porque la transferencia de carga entre los condensadores C1 y C3 a través de la resistencia R no es destacable y, por tanto, puede reducirse la corriente que fluye hasta la resistencia R incluso con fluctuaciones con frecuencias altas.However, in terms of lowering the nominal power of the resistor R and reducing the size of components, the power converter according to the second preferred mode is more desirable. This is because the load transfer between capacitors C1 and C3 through resistor R is not remarkable and, therefore, the current flowing to resistor R can be reduced even with high frequency fluctuations.

1010

Claims

1. Power converter to reduce and convert an AC voltage from an AC power supply (S) into a DC voltage,

5

said power converter comprising:

first and second input connections (T1, T2) to introduce the output of said AC power supply (S);

10

a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2) interposed in series on a first electrical connection line (L1) between said first input connection (T1) and said second input connection (T2), in the order first capacitor , second capacitor, from said first input connection;

fifteen

a first diode (D1) interposed between the first capacitor (C1) and said second capacitor (C2) in said first electrical connection line (L1) so that its forward direction is towards said second connection of (T2);

20 a second diode (D2) interposed on a second electrical connection line (L2) so that its direction

inverse is towards said second input connection (T2), said second electrical connection line (L2) connecting a point between said first capacitor (C1) and said first diode (D1) on said first electrical connection line (L1) and said second input connection (T2);

25 a first output connection (T3) for the output of said DC voltage, which is connected between said

first diode (D1) and said second capacitor (C2) in said first electrical connection line (L1); Y

a second output connection (T4) for the output of said DC voltage, which is connected to said second input connection (T2)

30

characterized by that

a third capacitor (C3), one end of which is connected between said first capacitor (C1) and said first diode (D1) on said first electrical connection line (L1), and the other end of which is connected to said second input connection (T2).

2. Power converter according to claim 1, further comprising:

a Zener diode (ZD) interposed between said first output connection (T3) and said second output connection (T4) so that its forward direction is towards said first output connection (T3).

3. Power converter according to claim 1 or claim 2, further comprising:

a resistor (R) interposed on said first electrical connection line (L1) between said one end of said third capacitor (C3) and said first diode (D1).

4. Power converter according to claim 3, wherein

said resistance (R) is a thermistor.

fifty

5. Power converter according to claim 3, wherein

said one end of said resistor (R) is the end on the side of said second input connection (T2).

55

6. Power converter according to claim 3, wherein

said one end of said resistor (R) is the end on the side of said first input connection (T1).

60

7. Power converter according to claims 1 to 6, wherein

a capacity ratio of said first capacitor (C1) with said third capacitor (C3) is set at approximately 1: 1.

65

8. Power converter according to any one of claims 1 to 6, wherein

a capacity ratio of said first capacitor with said second capacitor is set to 1: 1000.